工業(yè)化煙氣脫硝技術(shù)及改良
1.1選擇性催化還原法(Selective Catalytic Re-duction,SCR)SCR脫硝技術(shù)是目前國內(nèi)外研究及應(yīng)用的主流技術(shù)之一。該技術(shù)是在含氧氣氛下及催化劑存在時(shí),以氨、尿素或碳?xì)浠衔锏茸鳛檫€原劑,將煙氣中NOX還原為N2和水;在反應(yīng)溫度為300～450℃時(shí),脫硝率可達(dá)70%～90%。其中NH3-SCR技術(shù)較為成熟可靠,目前已在全球范圍尤其是發(fā)達(dá)國家中得到廣泛應(yīng)用。
國內(nèi)SCR脫硝工程也于1999年投運(yùn),近期國內(nèi)多家電站SCR工程也已進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。但該工藝設(shè)備投資大,所用催化劑昂貴,為大多數(shù)發(fā)展中國家所難以承受;同時(shí)存在氨泄漏、設(shè)備易腐蝕、易生成硫酸銨等問題。HC-SCR及低溫SCR工藝是該技術(shù)改良的。HC-SCR脫硝技術(shù)是以有機(jī)化合物如甲烷、丙烯、丙烷及辛烷等代替NH3作為還原劑,克服了NH3-SCR技術(shù)的氨泄漏、設(shè)備腐蝕等不足,并可減少副產(chǎn)物CO的生成。Eranen等以辛烷為還原劑,在Ag/Al2O3催化劑作用下,450℃時(shí)脫硝率可達(dá)90%以上;Li等對丙烷在Cu-ZSM-5/堇青石作用下的SCR工藝進(jìn)行了研究,在375～450℃時(shí)大脫硝率達(dá)45%。
低溫SCR工藝的反應(yīng)溫度為150～250℃,克服了常規(guī)SCR工藝中需預(yù)熱處理煙氣的缺點(diǎn),降低了運(yùn)行費(fèi)用等[9]開發(fā)的CuO/活性炭催化劑,在125～250℃時(shí)脫硝率可達(dá)90%;Huang等開發(fā)的V2O5/活性炭催化劑,在150～250℃時(shí)脫硝率可達(dá)92%,且抗SO2中毒能力強(qiáng);Xuan等[11]以粉煤灰載銅制備催化劑,在270～310℃時(shí)脫硝率可達(dá)95%。
2選擇性非催化還原法(Selective Non-catalyticReduction,SNCR)SNCR又稱熱力脫硝,通過在爐膛高溫區(qū)(900～1050℃)均勻噴入氨或尿素等還原劑來實(shí)現(xiàn)NOX的脫除。目前全世界約有300多套SNCR裝置應(yīng)用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、垃圾焚燒爐及其他燃燒裝置中。該工藝可通過現(xiàn)有中小型鍋爐的改造來實(shí)現(xiàn),投資費(fèi)用低,但氨逃逸率高,脫硝效率低。SNCR與其他如SCR、再燃燒技術(shù)、低NOX燃燒器[15]等技術(shù)的聯(lián)用是目前該技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。Wendt等[13]對SNCR/SCR聯(lián)用工藝進(jìn)行了建模和試驗(yàn)研究,結(jié)果表明SNCR工藝段脫硝率不低于60%時(shí),SNCR/SCR工藝才是經(jīng)濟(jì)可行的;Han等對再燃燒/SNCR聯(lián)合工藝進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模研究,認(rèn)為其脫硝效率可以達(dá)到80%左右;Hunt等對低NOX燃燒技術(shù)和SNCR的聯(lián)用進(jìn)行了研究,結(jié)果表明低NOX燃燒技術(shù)/SNCR聯(lián)用工藝比單SNCR工藝提高了45%。
3電子束法(EBA)EBA是目前國際的煙氣處理技術(shù)之一,其原理是利用高能電子加速器產(chǎn)生的電子束(500～800kV)輻照處理煙氣,將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸銨和硝酸銨。該技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始先后在日本、美國、德國、波蘭等建立中試及工業(yè)示范項(xiàng)目。國內(nèi)EBA脫硫脫硝示范工程于1997年8月投入運(yùn)行,其實(shí)際脫硫及脫硝效率分別為86.8%和17.6%,并可回收副產(chǎn)品硫酸銨、硝酸銨;國內(nèi)對該項(xiàng)技術(shù)的研究起始于20世紀(jì)90年代初,并已于四川綿陽建成煙氣處理量為12000m3/h規(guī)模的中試裝置,脫硫及脫硝分別達(dá)96.7%、75.3%。

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